欺骗性及遮盖性干扰知识

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欺骗性干扰

欺骗性干扰可应用于雷达、通信、光电等领域，但重点应用在雷达和光电制导武器这类用于指示、跟踪目标的电子装备上。

压制性干扰是通过降低雷达接收机信噪比使其难以发现目标，欺骗性干扰则是着眼于接收机的处理过程，使其失去测量和跟踪真实目标的能力，即欺骗性干扰要达到的目的是掩蔽真正的目标。

通过模拟真实信号，并加上合适的调制方式“制造”出假目标，经天线进入到要干扰的雷达系统中，使敌方雷达不能正确检测真正的目标，或不能正确地测量真实目标的参数信息，从而迷惑和扰乱敌方系统对真实目标的检测和跟踪。

由于目标的距离、角度和速度信息表现在雷达接收到的各种回波信号与发射信号在振幅、频率和相位的相关性中，不同的雷达获取目标距离、角度、速度信息的原理不尽相同，而其发射信号的调制样式又是与其采用的技术密切相关的。

因此，实现欺骗干扰必须准确地掌握雷达的工作方式和雷达发射信号的调制参数，才能制造出“逼真”的假目标信号，达到预期的干扰效果。

欺骗性干扰的分类

设  为雷达对各类目标的检测空间，对于具有四维（距离、方位、仰角和速度）检测能力的雷达，  可以表示为

式中  、  、  、  、  、  、  、  、  、  ，分别为雷达的最小和最大检测距离，最小和最大检测方位，最小和最大检测仰角，最小和最大检测的多普勒频率，最小检测信号功率和饱和输入信号功率。

理想的点目标  仅为  中的某一个确定点：

式中  、  、  、  、  分别为目标所在的距离、方位、仰角、多普勒频率和回波功率。雷达能够区分的  中两个不同点目标  、  的最小空间距离称为雷达的空间分辨率：

其中  、  、  、  分别称为雷达的距离分辨率、方位分辨率、仰角分辨率和速度分辨率。一般雷达在能量上没有分辨能力，因此其能量的分辨率与检测范围相同。

在一般条件下，欺骗性干扰所形成的假目标  也是  中的某一个或某一群不同于真实目标  的确定点的集合，即

对欺骗性干扰的分类主要采用以下两种方法。

• 根据假目标  与真实目标  在  中参数信息的差别分类

按这种分类方法进行分类，主要有  种，如下表所示。其中  、  、  、  、  分别为假目标  在  中的距离、方位、仰角、多普勒频率和功率。

• 根据  与  在  中参数差别的大小和调制方式分类

• 质心干扰

当真、假目标的参数差别小于雷达的空间分辨率，即

时，雷达不能区分  与  为两个不同目标，而将真、假目标作为同一个目标  来检测和跟踪。这时雷达检测和跟踪结果为位于真假目标参数的能量加权质心（重心）  处，即

式中  是真实目标的回波信号功率，  和  是假目标的回波信号功率和在检测信号中的位置。

• 假目标干扰当真

假目标的参数差别大于雷达的空间分辨率，即

时，雷达能够区分  与  为两个不同目标，但可能将假目标作为真实目标检测和跟踪，从而造成虚警，也可能没有发现真实目标而造成漏报。大量的虚警还可能造成雷达的检测、跟踪和其它信号处理电路的过载。

• 拖引干扰

拖引干扰是一种周期性地从质心干扰到假目标干扰的连续变化过程，典型的拖引干扰过程如下式所示

在停拖时间段  内，假目标与真实目标出现的空间和时间近似重合，雷达很容易检测和捕获。

由于假目标的能量高于真实目标，捕获后 AGC 电路将按照假目标信号的能量来调整接收机的增益，以便对其进行连续测量和跟踪；

在拖引时间段  内，假目标与真实目标在预定的欺骗干扰参数上逐渐分离，且分离的速度在雷达跟踪正常运动目标时的速度响应范围内，直到假目标与真实目标的参数的差异达到预定的程度

由于在拖引前已经被假目标控制了接收机增益，而且假目标的能量高于真实目标，所以雷达的跟踪系统很容易被假目标拖引开，而抛弃真实目标。拖引段的时间主要取决于最大误差和拖引速度；

在关闭时间段  内，欺骗式干扰关闭发射，使假目标  突然消失，造成雷达跟踪信号突然中断。

在一般情况下，雷达跟踪系统需要滞留和等待段时间，AGC 电路也需要重新调整雷达接收机的增益。如果信号重新出现，则雷达可以继续进行跟踪。

如果信号消失达到一定的时间，在雷达确认目标丢失后，才能重新进行目标信号的搜索、检测和捕获。关闭时间段的长度主要取决于雷达跟踪中断后的滞留和调整时间。

下图为拖引干扰的后拖和前拖的拖引过程：

1——仅有回波，波门跟踪在回波中心线上；2——受干扰，波门偏向干扰信号；3——波门被干扰信号拖走，丢失目标；4——波门被干扰拖至最远，干扰突然消失，波门重新搜索，波门出现在回波处。

距离欺骗干扰

• 距离假目标干扰

距离假目标干扰也称为同步脉冲干扰。设  为真实目标所在距离，经雷达接收机输出的回波脉冲包络时延  。

  为假目标所在距离，则在雷达接收机内干扰脉冲包络相对于雷达定时脉冲的时延应为  ，当其满足  时，便形成距离假目标，如下图所示。

通常，  由两部分组成，即  ，  ，其中  是由雷达与干扰机之间距所引起的电波传播时延，  则是干扰机接收到雷达信号后的转发时延。

在一般情况下，干扰机无法确定  ，所以  是未知的，主要控制时延  ，这就要求干扰机与被保护的目标之间具有良好的空间配合关系，将假目标的距离设置在合适的位置，避免发生假目标与真实目标的距离重合。因此，假目标干扰多用于自卫干扰，以便于同自身目标配合。

实现距离假目标干扰的方法很多。主要有采用储频技术的转发式干扰机、采用频率引导技术的应答式干扰机和采用锯齿波扫频技术的干扰机。

• 距离波门拖引干扰

距离波门拖引干扰的假目标距离函数  可用下式表述。其中  为目标所在距离；  和  分别为匀速拖引时的速度和匀加速拖引时的加速度。

上式转换成距离波门拖引干扰的转发时延  为

最大拖引距离  为

干扰机针对接收到的一个雷达回波信号，先发射一个对其放大的复制信号，使雷达跟踪回路跟踪干扰信号，然后干扰信号以均匀或连续递增的速度增大时间延迟，雷达的跟踪波门逐渐远离真正的目标。

在合适的时间，停止干扰信号，造成雷达丢失目标，最后测得的目标位置产生很大的误差，整个拖引过程如下图所示。这种欺骗干扰方式称做距离波门拖引（Range Gate Pull-Off, RGPO）。

实现距离波门拖引干扰的基本方法有：射频迟延法和射频储频法。

速度欺骗干扰

• 速度波门拖引干扰

如果干扰机在转发的目标信号上调制一个伪多普勒频移，用于模拟真实目标的多普勒特征，使干扰信号进入雷达速度跟踪波门，由于干扰信号的功率大于真实目标回波的功率，雷达自动增益电路跟踪干扰信号，然后干扰信号的多普勒频率逐渐远离真实目标的多普勒频率，雷达速度跟踪波门将逐渐远离真实目标。

合适的时间停止干扰信号，造成雷达丢失目标，雷达将重新进入搜索状态，这就是速度波门拖引（Velocity Gate Pull-Off, VGPO），如下图所示。

对半主动式的制导雷达实施速度波门拖引欺骗干扰，如果将速度波门拖入强地杂波频率上，可使导引头跟踪到地杂波上，起到很好的躲避攻击的效果。

在实施速度波门拖引时，必须确定合适的拖引速度。一般来说，干扰信号的多普勒频率  的变化过程如下

最大的拖引速度取决于雷达速度跟踪电路的设计。相对安全的方法是判断雷达所跟踪目标的主要类型，目标相对于雷达的最大加速度，一般不是出现在直线加速方向，而往往出现在转弯过程中。

因此，目标最大的转弯速率一般是设计雷达跟踪电路的依据，也是实施速度波门拖引欺骗的依据。

下图给出了 VGPO 干扰机的基本组成。接收天线收到对方雷达信号，通过下变频和窄带跟踪滤波，得到包含多普勒频移信息的雷达信号。

根据速度欺骗的原则制定相应的速度拖引程序，通过多普勒产生器生成多普勒频率调制信号，控制移频调制，产生相应的干扰信号，并上变频到载频。干扰机发射天线将大功率的干扰信号照射到对方雷达接收天线上，实现速度欺骗干扰。

• 假多普勒频率干扰

假多普勒频率干扰的基本原理是根据接收到的雷达信号，同时转发与目标回波多普勒频率  不同的若干个干扰信号频移，使雷达的速度跟踪电路可同时检测到多个多普勒频率（若干扰信号远大于目标回波，由于 AGC 响应大功率的信号，将使雷达难以检测  ），并且造成其检测跟踪的错误。

假多普勒频率干扰的干扰机组成如下图所示，与速度波门拖引干扰时的主要差别是需要有路载频移频器同时工作，以便同时产生多路不同移频的干扰信号。

• 多普勒频率闪烁干扰

多普勒频率闪烁干扰的基本原理是在雷达速度跟踪电路的跟踪带宽  内，以  为周期，交替产生  、  两个不同频移的干扰信号，造成雷达速度跟踪波门在两个干扰频率之间摆动，始终不能正确、稳定地捕获目标速度。

由于速度跟踪系统的响应时间约为其跟踪带宽的倒数，所以交替周期选为

多普勒频率闪烁干扰的干扰机组成同速度波门拖引干扰，其中由干扰控制电路送给载频移频器的调制信号是分时交替的。

• 距离-速度同步欺骗

对只有距离跟踪或只有速度跟踪能力的雷达，单独采用距离欺骗或速度欺骗即可奏效。

但是，对于具有距离-速度两维信息同时测量跟踪能力的雷达，只对其进行一维信息欺骗，或二维信息欺骗参数矛盾时，就可能被雷达识破，从而使干扰失效，因此对于具有距离-速度两维信息同时测量跟踪能力的雷达，如脉冲多普勒雷达，就需要距离速度同步欺骗，即在进行距离拖引干扰的同时进行速度波门欺骗干扰。

在匀速拖引和加速度拖引时的距离时延  和多普勒频移  的调制函数分别如下：

在欺骗的任意时刻，拖引的时延和多普勒频移具有同一运动特征的对应关系。

角度欺骗干扰

距离拖引欺骗和速度拖引欺骗只能在有限程度上破坏跟踪雷达对目标的跟踪。因为即使在距离拖引和速度拖引实施过程中，跟踪雷达依然能够获得干扰发射机准确的角度跟踪数据，除非此过程中产生了角度误差，雷达才会进入重新搜索截获状态。因此，为了使欺骗干扰有效，必须同时使用角度欺骗干扰。

现代雷达大多采用单脉冲测量技术。对于单脉冲跟踪雷达，由于单脉冲跟踪雷达跟踪的是目标回波相位波前的等相面，前面几种欺骗方法失效，于是产生了一种交叉眼干扰（Cross Eye Jamming）。

这种干扰是指当干扰机在侦收到雷达信号后，分别从分离一定距离的两个发射机发射干扰信号，而且两者相位相差180°，使得在雷达天线处形成一个扫了一定角度的相位波前，由此破坏单脉冲雷达的角度跟踪。但这种干扰方法要求干扰机的两个发射天线分开一定距离，所以只能用在较大的载机或平台上。

遮盖性干扰

遮盖性干扰，又称为压制性干扰，就是用噪声或类似噪声的干扰信号遮盖或淹没有用信号，阻止雷达检测目标信息。其的基本原理是：任何一部雷达都有外部噪声和内部噪声，雷达对目标的检测是在这些噪声背景中以一定的概率准则进行的。

一般来说，如果目标信号功率  与噪声功率  相比（信噪比  ），超过检测门限  ，则可以保证在一定虚警概率  的条件下达到一定的检测概率  ，认为可发现目标，否则便认为不可发现目标。遮盖性干扰就是使强功率干扰进入雷达接收机，尽可能降低信噪比，造成雷达对目标检测的困难。

遮盖性干扰的分类

遮盖性干扰按照干扰信号中心频率  、干扰带宽  相对于雷达接收机中心频率  、带宽  的关系，分为瞄准式干扰、阻塞式干扰和扫频式干扰。下图给出了几种遮盖性干扰的示意图。

瞄准式干扰

一般瞄准式干扰满足

瞄准式干扰需先测出被干扰雷达的工作频率  ，再把干扰机频率调整到  上，保证以较窄的  覆盖  ，这一过程称为频率引导。

瞄准式干扰的主要优点是在内的干扰功率强，是遮盖性干扰的首选方式；其缺点是对频率引导的要求高，有时甚至是难以实现的。

阻塞式干扰

阻塞式干扰一般满足

由于阻塞式干扰  相对较宽，对频率引导精度的要求低，频率引导设备简单。此外由于其  宽，便于同时干扰频率分集雷达、频率捷变雷达和多部不同工作频率的雷达。其缺点是在  内的干扰功率密度低。

扫频式干扰

扫频式干扰一般满足

即干扰的中心频率  是以  为周期的连续函数。扫频式干扰可对雷达造成周期性间断的强干扰，扫频范围较宽，也能干扰频率分集雷达、频率捷变雷达和多部不同工作频率的雷达。

扫频式干扰的扫频频率（或扫频速率）应大于雷达的脉冲重复频率。同时，考虑到雷达系统的反应时间，扫频速度不能过快，即干扰频带扫过接收机带宽的时间应大于或等于接收机的响应时间（约等于接收机带宽的倒数）。

扫频式干扰兼备了窄带瞄准式干扰和宽带阻塞式干扰的特点，通过动态扫描干扰频带，提高了干扰的功率利用率。扫频式干扰的优点是在较宽的频带上，获得高功率密度的干扰，但其缺点是干扰具有不连续性。

噪声干扰

噪声干扰机发射一种类似噪声的信号，使敌方雷达接收机的信噪比大大降低，难以检测出有用信号或产生误差。若干扰功率过大，接收机会出现饱和，有用信号完全被淹没，实现电磁压制作用。

噪声干扰的信号频谱较窄时，可以形成窄带瞄准式干扰；当噪声干扰的频谱很宽时又会形成宽带阻塞式干扰，可以用来干扰频率捷变雷达或同一频带内的多部雷达。噪声干扰从信号形式上又可分为射频噪声干扰、噪声调幅干扰、噪声调频干扰、噪声调相干扰、噪声脉冲干扰和组合噪声干扰。

射频噪声干扰

射频噪声干扰可以表示为

式中  为瑞利分布噪声；  为相位函数，服从  均匀分布，且与  独立；  为载频，它远大于  的谱宽，所以  是一个窄带高斯随机过程，通常是低功率噪声通过直接滤波和放大产生的。

噪声调幅干扰

噪声调幅干扰是用噪声对射频信号调幅产生的，可表示为

式中  、  和  分别为射频信号的幅度、中心频率和初始相位；调幅噪声  是一个均值为零、方差为  、分布区间为  的广义平稳随机过程；  服从  均匀分布。

噪声调幅干扰信号及其频谱如下图所示。

噪声调频干扰

噪声调频干扰是用噪声对射频信号进行频率调制而产生的，可表示为

式中，  、  和  分别为射频信号的幅度、中心频率和初始相位；调频噪声信号  为一个零均值的广义平稳随机过程，  为调频系数；  服从  均匀分布。

噪声调频干扰信号及其功率谱如下图所示。

噪声调相干扰

噪声调相干扰是用噪声对射频信号进行相位调制产生的，可表示为

式中  、  和  分别为射频信号的幅度、中心频率和初始相位；调相的噪声  为零均值广义平稳随机过程，  为调相系数；  服从  均匀分布。

当信号  的有效相移  （  ，  为调制噪声功率的均方根值）较小时，调相信号的能量主要集中在载波频率上，载频之外的其它频率分量的能量很低，不适宜作为遮盖干扰信号；当有效相移足够大时，载频之外的其它频率分量的功率较大，近似为噪声调频干扰的情况，适宜作为遮盖干扰信号。

噪声脉冲干扰

噪声脉冲干扰是指时域离散的随机脉冲信号，其幅度、宽度和时间间隙等参数都是随机变化的。噪声脉冲干扰可以采用限幅噪声或伪随机序列对射频信号调幅的方法来产生。

组合噪声干扰

噪声脉冲干扰和连续噪声调制干扰的统计特性是不同的。如果在连续噪声调频干扰的基础上随机或周期地附加噪声脉冲干扰，或交替使用噪声脉冲干扰和连续噪声调制干扰将形成组合噪声干扰。组合噪声干扰是非平稳的，会明显增加抗干扰的难度。

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